Измеритель диэлектрических свойств материалов Советский патент 1980 года по МПК G01R27/26 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения диэлектрических свойств материалов с целью контроля их качества. Изобретение можно использовать для контроля влажности сыпучих материалов, степени отверждения термореактив ых материалов, а также для определения момента гелеобразования при производстве стеклопластиковых труб большого диаметра.

Известно устройство, основанное .на измерении модуля коэффициента передачи параметрического преобразователя 1П . Схема его содержит генератор высокой частоты, сигнал с которого подается на параметрический преобра.зователь и на делитель напряжения ..«i Коглму т атор поочередно подключает амплитудный детектор к преобразователю и делителю напряжения. Амплитудный детектор соединен с Зёверсивным двигателем, который управляет делителем напряжения. Коммутатор и управляющая обмотка двигателя соединены с сетью переменного тока.

Недостаток данного устройства состоит в том, что оно не позволяет измерять составляющие комплексного ко:Эффициента передачи преобразователя.

Известен также измеритель параметров конденсаторов Этот измеритель содержит генератор синусоидальных колебаний, к выходу которого подключены емкостный преобразователь и конденсатор переменной емкости. Преобразователь и конденсатор соединены с контактами переключателя. Общий вывод переключателя соединен с последо10вательной цепью, состоящей из операционного усилителя, амплитудного детектора, фильтра, нулдз-индикатора и блока управления. С блока управления сигнал подается на прибор отсчета и

15 на переменный конденсатор. Переключатель управляется коммутационным генератором. В момент равновесия амплитуды токов через преобразователь и конденсатор равны и измеритель определяет полную проводимость преобразовате20ля. Данный измеритель является наиболее близким к изобретению по.технической сущности и достигаемому результату.

25

Недостаток этого измерителя состоит в том, что он не позволяет измерять составляющие комплексной проводимости емкостного преобразователя. Кроме того, наличие конденсатора переменной емкости, управляемого реверсивным двигателем требует применения в блоке управления сложного механического устройства преобразующего поворота вала двигателя в электрический сигнал. Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей известного устройства,т.е. за счет измерения активной и реактивнрй составляющих комплексной проводимрсти емкостного преобразователя, а также непосредственного получения выхрдного сигнала в виде, активной величины, то есть в виде напряжения или тока, линейно связанных с контролируемой величиной. Цель достигается тем,что в извест нОм устройстве содержащем блок отсчета, генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с входным вводом емкостного преобразователя и с входом блока настройки, переключатель, имеющий общий и два распределительных вывода и управляемый коммутационным генератором,, а также цепь последовательно включенных операционного усилителя, амплитудного детектора, фильтра, нуль-инДикатора, блока управления, который Изменяет величину управляемой проводимости , общий вывод переключателя соединен с выходом блока настройки, вход операционного усилителя соединен с выходом емкостного преобразова теля и первым распределительным выво дом переключателя, введен амплитудный детектор, на выходе которого под ключен блок отсчета и вход которого соединен с вторым распределительным выводом переключателя, а блок настройки выполнен в виде инвертирующе го операционного усилителя, образцовой проводимости и управляемой прово димости, управляющий вход которой соединен с выходом блока управления, один рабочий вывод соединен с входом операционного усилителя, а другой яв ляется входом блока настройки, выход операционного у-силителя соединен с одним из выводов образцовой проводимости, другой вывод которой является выходом блока настройки. На чертеже приведена функциональная схема измерителя. Устройство содержит генератор синусоидальных колебаний 1, операционный усилитель 2 с сопротивлением в цепи обратной связи, амплитудный детектор 3, фильтр 4, нуль-индикатор 5 блок управления 6, состоящий из операционного усилителя 7 с сопротивлением в цепи обратной связи и образцо вой проводимостью на выходе и управляемой проводимости 8, амплитудного детектора 9 прибора отсчета 10, коммутационного reHefciaTOpa 11 и переклю чателя 12, емкостной преобразователь 13, блок настройки 14. Устройство работает следующим образом. В период времени, когда переключатель 12 находится в позиции б, на выходе усилителя 2 формируется напряжениеи., G, - iUrR,u)Cu , (1 ) где U напряжение на выходе генератора 1, VO - частота генератора 1. В период времени, когда переключатель находится в позиции а, на выходе усилителя 2 формируется напряжениеUl - i Ул R, Co(j), где GO - емкость образцового конденсатора, Uijj - напряжение на выходе усилителя. Напряжение на выходе усилителя 7 U,j, - ,(3) где RQ - сопротивление резистора в цепи обратной связи усилителя 7 ; RO - проходное сопротивление управляемой проводимости. Если при нахождении переключателя 12 в позициях а и б модули напряжений U-j и ir не равны, то на выходе амплитудного детектора 3 появится переменная составляющая напряжения, частота которого равна частоте коммутирующего генератора 11. Это вызовет формирование на выходе нуль-индикатора 5, который представляет собой фазочувствительный детектор, напряжения некоторой полярности. Это напряжение, интегрируясь в блоке управления 6, будет изменять проходное сопротивление RQ управляемой проводимости 8 до тех пор, пока не будет достигнуто равенство 1и- Равенство )-j |u.| можно представить в JCД ДУi щeм видах.-5 vTl XfcfTu; уе +ТЛсу - с) Равенство () может быть достигнуто если ЬгGO О или ЯоCQ 2С. Однако поскольку RQ , то в момент равновесия справедливо только второе соотнощение, откуда М RO Со Таким образом, в момент равновесия напряжение на выходе усилителя 7 S - г 2i Следовательно, в период цремени, когда переключатель 12 находится в положении б на выходе амплитудного детектора 9 сформируется постоянное напряжение пропорциональное 2UpU)C. Следовательно, показания отсчетного прибора 10 будут пропорциональны емкости Сц . Аналогичным образом,, если в качестве образцовой проводимости использовать резистор, то показания прибора отсчета 10 будут пропорциональны активной проводимости G ем костного пресэбразователя. , Формула изобретения Измеритель диэлектрических свойст материалов, содержащий блок отсчета, генератор синусоидальных колебаний, выход которого соединен с входным вводом емкостного преобразователя и с входом блока настройки, переключатель, имеющий общий и два распределительных вывода и управляемый коммутационным генератором, а также цепь последовательно включенных операционного усилителя, амплитудного детектора, фильтра, нуль-индикатора, блока управления, отличающийся тем,что, с целью расширения функциональных вoзмoжнocтeй общий вывод переключателя соединен с выходом блока настройки, вход операционного усилителя соединен с выходом емкостного преобразователя и первым распределительным выводом переключателя, введен амплитудный детектор, на выходе которого подключен блок отсчета и вход которого соединен с вторым распределительным выводом переключателя, а блок настройки выполнен в виде инвертирующего операционного усилителя, образцовой проводимости и управляемой проводимости, управляющий вход которой соединен с выходом блока уп-, равления, один рабочий вывод соединен с входом операционного усилителя, а. другой является входом блока настройки, выход операционного усилителя соединен с одним из выводов образцовой проводимости, другой вывод которой является выходом блока настройки . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Орнатский П.П., Скрипник Ю,А,, Скрипнпк В.И . Измерительные приборы периодического сравнения, М., Энергия, 1975, с. 190, рис . 6-7а. 2..Цифровые приборы и системы для измерения параметров конденсаторов. Под ред. С.Л. ЭнштегИна, М., Советское радио, 1978, с. 15, рис.1 ,4д (прототип).